JPS627186A - 半導体レ−ザ装置 - Google Patents

半導体レ−ザ装置

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JPS627186A
JPS627186A JP60146036A JP14603685A JPS627186A JP S627186 A JPS627186 A JP S627186A JP 60146036 A JP60146036 A JP 60146036A JP 14603685 A JP14603685 A JP 14603685A JP S627186 A JPS627186 A JP S627186A
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JP
Japan
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layer
region
electrode
film
resonator
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Pending
Application number
JP60146036A
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English (en)
Inventor
Kenji Matsumoto
研司 松本
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、半導体レーザと光検出器を集積化した半導
体レーザ装置に関する。
〔背景技術とその問題点〕
通常、半導体レーザ素子を光学的情報処理用光源として
使用する場合、半導体レーザ素子の共振器面の一方から
射出された光を目的とする外部光学系に提供し、共振器
面の他方から射出された光は半導体レーザの光出力強度
を監視するために、光検出器によって電気信号に変えら
れる。
一般的には、発振波長に合せてシリコン、ゲルマニウム
等の光検出器を半導体レーザの共振器面に、近接、対向
する位置に設置することが行われている。
しかしながら、多数のレーザ発振器を並列に集積した場
合、半導体レーザのし゛−デ発振光は半値全角で5〜4
0°程度に広がって射出するため、光軸上に対向し九位
置の光検出器のみならず、隣シの光検出器にも起電力を
生じ、正確な光出力と電気信号の変換が行われない。
そこで、上記欠点を解決するために、第6図に縦断面で
示す半導体レーザと光検出器の集積化が提案されている
( K、 Iga、 B、 1. Mill@rand
 L、A、 Co1dren、 Topical Ms
eting onIntegrated and Gu
ided Wave Opticm、 Incline
Vo、1ago、Po5t−D@adlit+a  p
ap@rs、PD3.l 9gQ。)即ち、先ずn−I
nPからなる半導体基板11上に、n−InPからなる
第1クラッド層11畠、GaIuAsPからなる活性層
12 、121 、P−IttPからなる第2クラッド
層13を液相エピタキシャル法によって順次成長し、レ
ーザ用電極14、光検出器用電極15、n側電極10を
形成する。
更に、活性層12.12mは中央部をエツチング除去さ
れて、共振器面はへき開による(、)とエツチングによ
る(b)の2箇所に位置する。この素子に、レーザ用電
極14にn側電極10に対して正のバイアス電圧を印加
した場合、活性層12畠へ電流の注入がなされ、レーザ
発振を行ない、外部光学系へは、共振器面(、)から射
出したレーザ発振光が提供される。他方、光検出器用電
極15直下の活性層12は、逆方向にバイアス電圧を印
加され、共振器面(b)より射出した光を端面(C)よ
シ取り入れ、吸収し、レーザ発振光の強度に応じた電流
を提供する。
又、レーザ用電極14と光検出器用電極150間には、
P−n−P接合があるため、レーザ用電極14から注入
された電流が、光検出器用電極15に漏れることもない
しかしながら、上記構造では共振器面(b)から射出し
たレーザ発振光の全てを光検出器に導波できないため、
光検出の効率が低下することが問題となる。
そこで、上記欠点を解決するために、第7図に縦断面で
示す半導体レーザと光検出器の集積化が提案されている
( Ch、 Harder、 Km Y* Lau。
and A、 yariv、 ” B15tabill
ty and Pu1sation1n Sem5co
uductor  La5ers  with  In
homOgen@ousCurratst  1tsj
・ctlon ’ 、IEgE  J、Quantum
El@ctron、、vol、QE−18a No、9
1 8IP、1982)。
即ち、先ずn−GaA■からなる半導体基板61上K 
n−AtGaAmからなる第1クラッド層°62、At
GaAsからなる活性層63、P−A圧aAsからなる
第2クラッド層64を積層し【なシ、n側電極60.レ
ーザ用p側電極66、光検出器用p側電極65を形成し
である。そして、レーザ発振は、レーザ用p側電極66
にn側電極60に対して正のバイアス電圧を印加して利
得を得、へき開面の・共振器面(g) 、 (h)の間
で生じ、共振器面(g)から射出したレーザ発振光を外
部光学系へ提供する。
他方、光検出器用p側電極65からは、直下の活性層6
3で吸収し九レーザ発振光に対応した電流が提供される
しかしながら、上記構造では、光検出器用p側電極65
にn側電極60に対して逆・ぐイアスミ圧を印加した場
合、レーザ用p側電極66と光検出器用p側電極650
間にはp型半導体のみしかない九め、レーザ用p側電極
66から注入された電流が、光検出器用p側電極65に
も流れ込み、暗電流の上昇を招く。更に、共振器面(h
)からは、レーザ発振光が漏れるため、レーザ発振のし
きい電流値が増大するのみならず、光検出の効率も低下
する欠点を有しズいる。
〔発明の目的〕。
この発明は、半導体レーザと光検出器をモノリシックに
集積し、かつ両者を光学的には高効率に結合し、電気的
には分離した半導体レーザ装置を提供することである。
〔発明の概要〕
一般的に半導体レーザは、活性層とそれを挾むクラッド
層からなるダブルヘテロ接合と、2面の光学的共振器面
を有している。又、レーザ発振の光強度は、上記共振器
面から射出された光の一部を光検出器に導入して電気信
号として得る。そこで、この発明は、共振器の内側にレ
ーザ発振を行なうための利得領域と、レーザ発振光を吸
収して電気信号に変換する吸収領域と。
両領域を電気的に分離するために両領域の電極から見て
n−p−n接合もしくはp−n−p接合となる半導体層
が、同一光学軸上に設置してあり、かつ吸収領域の側の
共振器面に高反射膜が形成してあることを特徴とする半
導体レーザ装置である。
〔発明の実施例〕
以下、図面を参照して説明するが、この実施例では、A
tGaAs系、内部ストライプ展半導体レーザを採用し
ている。
即ち、この発明の半導体レーザ装置は第1図に示すよう
に構成され、(10G ) p−GaAs基板2上に第
1クラッド層3が形成されている。この第1クラッド層
3上には、利得領域である活性層4m、吸収領域である
活性層4b、分離領域である導波路4Cが形成されてい
る。そして、この活性層41、活性層4b、導波路4C
上には、第2クラッド層5、オーば、り層6が順次形成
され、このオーミック層6上には利得領域用電極8と吸
収領域用電極7が形成されている。
尚、図中、9は分離領域、50は高反射膜である。
次に、この半導体レーザ装置の製造方法について、説明
すること゛にする。
先ず、第2図に示すように、 (100) p−GaA
s基板2上に、n−GaAsからなる電流阻止層30を
エピタキシャル成長し、更にこの電流阻止層30を貫通
する幅約3μmのストライプ溝31を形成し、更K p
−AtGaAaからなる第1クラッド層3、AtGaA
sからなる活性層4、n−AtGaAsからなる第2ク
ラッド層5、n−GaAsからなるオーずツク層6を液
相成長法によシ順次成長する。
以下、上記半導体多層膜を光軸である第2図のA −A
’線断面である第3図について説明する。
即ち、半導体多層膜上KSisN4膜20をプラズマC
VD法によシ形成し、フォトリングラフィ工程で、分離
領域9直上の815N4膜20を除去し、第3図に示す
縦断面を得る。この実施例、では、図中、左側が利得領
域で長さは250μm1分離領域9は3μm、右側の吸
収領域の長さは25μmである。
次に、分離領域9直上のオーば、り層6を、GaAsの
み工、テング可能なCCt2F2ガスを用いたりアクテ
ィブイオンエツチング法で除去する。
更に513N4膜20をマスクとして拡散した領域を、
p型半導体に変える亜鉛(Zn)を、少なくとも第1ク
ラッド層3に達するまで拡散し、分離領域9を形成し、
第4図に示す縦断面を得る。
次KSlsN4膜20を除去し、p側電極1、利得領域
用電極82、吸収領域用電極7を形成する。
更に、吸収領域側の共振器面(f)にはs kL20s
 FIXとアモルファスシリコン膜よシ々る高反射膜5
0を形成して、第1図の縦断面を得る。
尚、第2図中B −B’縦断面である第5図は光軸外の
縦断面であり、利得領域用電極8と吸収領域用電極7の
間には、n−p−ti接合、n−p−n−p−n接合、
n−p−a−p −n−p−n接合のいずれかが存在す
るために、両電極間は動作範囲で、利得領域用電極8か
ら注入された電流は、吸収領域用電極2へ漏れない。
〔発明の効果〕
この発明によれば、利得領域である活性層4aで発光し
たレーザ発振光は分離領域である導波路4C″f:通り
、吸収領域である活性層4bに全て結合し、又、高反射
膜50によシ無駄に外部に射出されず、共振器内部へ戻
されるため、半導体レーザと光検出器は、光学的に高い
効率で結合されておシ、かつ、しきい電流値も増大しな
い。更に、分離領域9があるために半導体レーザへの注
入電流が光検出器に漏れることもなく暗電流の少ない集
積型の光検出器を得ることが出来る。
〔発明9変形例〕 上記実施例においては、内部ストライプ型半導体レーザ
装置について説明してきたが、この発明は、埋め込み型
半導体レーザ装置等の他の構造の半導体レーザ装置にも
、適用することが出来る。
又、上記実施例においては、高反射膜50をAz2o5
 Mとアモルファスシリコン膜の誘電体多層膜で説明し
てきたが、この発明は他の反射膜、5to2とAu等の
組合せでも可能である。
更に、上記実施例では、GaAs 、 AtGaAsを
用いた半導体レーザ素子装置で説明したが、この発明は
Ga I nAmP等の他の半導体を用いた半導体レー
ザ装置にも、適用することが出来る。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例に係る半導体レーザ装置を
示す断面図、第2図及び第3図はこの発明の半導体レー
ザ装置の製造方法を示す斜視図と断面図、第4図は第2
図のA −A’線に沿って切断した断面図、第5図は第
2図のB −B’線に沿りて切断した断面図、第6図及
び第7図は従来の半導体レーザ装置を示す断面図である
。 I・・・P側電極、2・・・P−GaAs基板、3・・
・第1クラッド層、4a・・・活性層、4b・・・活性
層、4c・・・導波路、5・・・第2クラッド層、6・
・・オーず。 り層、7・・・吸収領域用電極、8・・・利得領域用電
極、9・・・分離領域、50・・・高反射膜。 第1図 第2図 第351 第411

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 活性層、第1の伝導型のクラッド層、第2の伝導型のク
    ラッド層よりなるダブルヘテロ接合を有し、かつ2面の
    光学的共振器面を有し、この共振器面の間で発振を行な
    う半導体レーザ装置において、 上記共振器の内側に、ダブルヘテロ接合に対して順方向
    に電圧を印加して電流を注入し、レーザ発振を行なうた
    めの利得領域、及び利得領域電極、ダブルヘテロ接合に
    対して逆方向の電圧を印加しレーザ発振光を共振器内で
    吸収し電気信号に変換する吸収領域、及び吸収領域電極
    、上記両領域の間に位置し上記利得領域電極及び吸収領
    域電極が直下で接しているクラッド層と異種の伝導型の
    半導体層、が同一光学軸上に設置してあり、かつ上記吸
    収領域の側の共振器面に高反射膜が形成してあることを
    特徴とする半導体レーザ装置。
JP60146036A 1985-07-03 1985-07-03 半導体レ−ザ装置 Pending JPS627186A (ja)

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JP60146036A JPS627186A (ja) 1985-07-03 1985-07-03 半導体レ−ザ装置

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01260642A (ja) * 1988-04-11 1989-10-17 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光ヘッド
JP2017156715A (ja) * 2016-03-04 2017-09-07 日本電信電話株式会社 半導体光集積素子
WO2020065744A1 (ja) * 2018-09-26 2020-04-02 三菱電機株式会社 半導体レーザ、半導体レーザアレイおよび半導体レーザの製造方法

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JPWO2020065744A1 (ja) * 2018-09-26 2021-08-30 三菱電機株式会社 半導体レーザ、半導体レーザアレイおよび半導体レーザの製造方法

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